大单元2 第4章 第15讲 碳、硅、无机非金属材料（课时作业）-【优化探究】2027年高考化学一轮复习高考总复习配套课件（人教版 双选）
2026-09-12
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教辅
摘要：
该高中化学高考复习课件聚焦硅及其化合物、无机非金属材料等核心考点，依据高考评价体系梳理了物质制备、结构与性质、反应规律三大考查维度，通过真题分析明确硅的提纯流程、材料分类判断等高频考点占比，归纳选择、工艺流程等常考题型，体现备考针对性。
课件亮点在于“真题解析+素养培养+技巧指导”，如以高纯硅制备反应为例，用科学思维分析氧化还原判断，结合硅酸盐结构模型建构突破考点，培养学生证据推理能力。设易错点警示，助力学生掌握答题技巧，教师可据此精准教学，提升复习效率。
内容正文：
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一、选择题(每小题仅有一个选项符合题意)
1.制备高纯硅的主要过程如下:
下列说法不正确的是( )
A.粗硅制备高纯硅的两步反应中硅元素均被氧化
B.制备粗硅的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑
C.1 mol Si含Si—Si的数目约为2×6.02×1023
D.制备高纯硅的原料气HCl和H2应充分去除O2
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解析:A项,粗硅制备高纯硅的两步反应中,第一步Si―→SiHCl3,硅元素被氧化,第二步SiHCl3―→Si,硅元素被还原,错误;B项,制备粗硅的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑,正确;C项,1 mol Si含Si—Si的数目约为2×6.02×1023,正确;D项,制备高纯硅的原料气HCl和H2应充分去除O2,防止硅被氧化,正确。
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2.下列叙述正确的是( )
①“C919”大飞机使用的氮化硅陶瓷属于传统硅酸盐材料
②“天和”核心舱电推进系统中的霍尔推力器腔体使用的氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料
③“神舟十三号”宇宙飞船返回舱所用的高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料
④相控阵雷达使用的碳化硅陶瓷属于新型有机材料
A.①④ B.②③ C.①③ D.②④
B
解析:氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、高温结构陶瓷、碳化硅陶瓷都属于新型无机非金属材料,B项正确。
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3.下列叙述正确的是( )
A.石墨烯属于传统无机非金属材料
B.烧制陶器的主要原料为黏土、石灰石和石英砂
C.制玻璃的原料之一可用作制光导纤维
D.硼硅玻璃中含有的Na2O·B2O3·SiO2是一种复杂的氧化物
C
解析:A项,石墨烯属于新型无机非金属材料,错误;B项,烧制陶器的主要原料为黏土,错误;C项,制玻璃的原料之一SiO2可制光导纤维,正确;D项,硼硅玻璃中含有Na2O·B2O3·SiO2,其中包含了多种元素,不属于氧化物,是一种复杂的硅酸盐,错误。
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4.内蒙古包头市被誉为中国“绿色硅都”,科技的发展离不开化学材料的助力,下列表述错误的是( )
A.新型陶瓷、碳纳米材料、硅和二氧化硅均属于新型无机非金属材料
B.飞船搭载的太阳能电池翼中将太阳能转化为电能的材料的主要成分是二氧化硅
C.量子通信材料螺旋碳纳米管与金刚石互为同素异形体
D.传统陶瓷是以黏土为主要原料,经高温烧结而成
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解析:A.新型陶瓷、碳纳米材料、硅和二氧化硅均属于新型无机非金属材料,突破了传统的硅酸盐体系,故A正确;B.飞船搭载的太阳能电池翼中将太阳能转化为电能的材料的主要成分是硅,故B错误;C.同素异形体即同一种元素构成的不同种单质,所以量子通信材料螺旋碳纳米管与金刚石互为同素异形体,故C正确;D.传统陶瓷是以黏土为主要原料,经高温烧结而成,黏土的主要成分为含水的铝硅酸盐,故D正确。
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5. (2026·山东东营模拟)在20世纪90年代末,科学家发现碳有新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21世纪初,科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子,大大丰富了碳元素单质的家族。下列有关碳元素单质的说法错误的是( )
A.金刚石和石墨的熔点比C60高
B.熔点:C60<C70<C90
C.球碳分子、管状碳分子和洋葱状碳分子都不能与O2发生反应
D.金刚石以非分子形式的粒子存在,属于共价晶体;C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子以分子形式的粒子存在,属于分子晶体;这些碳单质互为同素异形体
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解析:金刚石属于共价晶体,石墨属于混合型晶体,C60属于分子晶体,因此金刚石和石墨的熔点比C60高,故A正确;分子晶体的相对分子质量越大,熔点越高,因此熔点:C60<C70<C90,故B正确;球碳分子、管状碳分子和洋葱状碳分子都属于碳单质,在一定条件下,都能与O2发生反应,故C错误。
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6.有一个反应在密闭容器中发生,三种物质CaCO3、CaO和CO2的质量比例变化如图所示。下列有关该反应的说法正确的是( )
A.CO2是反应物
B.CaO在反应中起催化作用
C.该反应是分解反应
D.反应中CaO和CaCO3的质量比为1∶1
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解析:根据反应前和反应后图像对比可知,CaCO3的质量增加,CO2和CaO的质量减少,说明主要发生反应:CO2+CaO===CaCO3。A项,CO2质量减少,作为反应物,A项正确;B项,CaO的质量减少,作为反应物,不是催化剂,B项错误;C项,该反应是化合反应,C项错误;D项,根据化学方程式计算,反应中CaO和CaCO3的质量比为56∶100,D项错误。
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7.利用N(C2H5)3捕获CO2并在纳米金催化剂作用下在较低温度下转化为甲酸,为实现“碳达峰、碳中和”提供了新路径,转化过程如图所示,下列说法错误的是( )
A.N(C2H5)3可与HCl反应生成盐
B.CO2加氢合成甲酸,符合绿色化学思想
C.1 mol CO2完全转化为甲酸,转移电子数为4NA
D.纳米金催化剂降低了反应的活化能
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解析:N(C2H5)3有碱性,可与氯化氢反应生成盐N(CH2CH3)3·HCl,A项正确;CO2加氢合成甲酸,反应的化学方程式为CO2+H2 HCOOH,原子利用率为100%,符合绿色化学思想,B项正确;反应中碳元素化合价由+4价降低为+2价,1 mol CO2完全转化为甲酸,转移电子数为2NA,C项错误;催化剂通过降低反应活化能提高反应速率,纳米金催化剂降低了反应的活化能,D项正确。
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二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)
8. 硅是电子工业的重要材料。利用石英砂(主要成分为SiO2)和镁粉模拟工业制硅的流程示意图如下。
已知:非金属性:Si<H。
下列说法不正确的是( )
A.Ⅰ中引燃时用镁条,利用了镁条燃烧放出大量的热
B.Ⅱ中主要反应:MgO+2HCl===MgCl2+H2O、Mg2Si+4HCl===2MgCl2+SiH4↑
C.为防止SiH4自燃,Ⅱ需隔绝空气
D.过程中含硅元素的物质只体现氧化性
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解析:Ⅰ中发生的反应:2Mg+SiO22MgO+Si、2Mg+SiMg2Si;Ⅱ中MgO、Mg2Si与盐酸反应。A.因为SiO2与镁反应需要能量,所以Ⅰ中引燃时用镁条,利用了镁条燃烧放出大量的热,A正确;B.因为硅与盐酸不反应,所以Ⅱ中主要反应:MgO+2HCl===MgCl2+H2O、Mg2Si+4HCl===2MgCl2+
SiH4↑,B正确;C.因为SiH4容易自燃,所以为防止SiH4自燃,Ⅱ需隔绝空气,C正确;D.因为非金属性:Si<H,所以SiH4中硅元素为+4价,而Mg2Si中硅元素为-4价,所以在Mg2Si+4HCl===2MgCl2+SiH4↑中,Mg2Si体现还原性,D错误。
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9.(2026·山东德州模拟)硅酸盐是地壳岩石的主要成分,在硅酸盐中,四面体Si(如图甲为俯视投影图)通过共用顶角氧原子可形成六元环(图乙)、无限单链状(图丙)、无限双链状(图丁)等多种结构。石棉是由钙、镁离子以离子数1∶3的比例与单链状硅酸根离子形成的一种硅酸盐。
下列说法不正确的是( )
A.大多数硅酸盐材料硬度高与硅氧四面体结构有关
B.六元环的硅酸盐阴离子的化学式为(SiO3
C.石棉的化学式为CaMg3Si4O12
D.双链状硅酸盐中硅、氧原子数之比为2∶5
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解析:A.硅氧四面体结构是指由一个硅原子和四个氧原子组成的四面体结构。这种结构因其内部化学键的结构和特性而具有稳定性。硅氧四面体结构中的硅原子与四个氧原子形成了共价键,共享电子对使每个原子都充满了电子。这种共价键结构使得硅氧四面体结构比单纯的硅或氧分子更加稳定,所以硅氧四面体结构决定了大多数硅酸盐材料硬度高,故A正确;B.六元环的硅酸盐阴离子中Si元素显+4价,O元素显-2价,所以六元环的硅酸盐阴离子的化学式为(SiO3,故B正确;C.石棉中钙、镁离子数之比为1∶3,其中Mg元素、Ca元素显+2价,Si元素显+4价,O元素显-2价,所以,该石棉的化学式可表示为CaMg3Si4O12,故C正确;D.由图丁可知,双链状硅酸盐中有两种硅氧四面体,且数目之比为1∶1,一种与单链状硅酸盐中硅、氧原子个数比相同,其中硅原子个数为1,氧原子个数为2+2×=3,个数比为1∶3;另一种,硅原子个数为1,O原子个数为1+3×=2.5,个数比为1∶2.5,所以双链状硅酸盐中硅、氧原子数之比为2∶5.5,故D错误。
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10.白炭黑(可用SiO2·H2O表示其组成)可广泛应用于日用化工、橡胶制品、电子工业等许多领域。以硅酸钠和二氧化碳为原料制备白炭黑的工艺流程如下:
下列说法错误的是( )
A.硅酸钠水溶液必须用带玻璃塞的试剂瓶盛装
B.沉淀反应的离子方程式为Si+H2O+CO2===H2SiO3↓+C
C.蒸发“滤液”所得晶体中含有离子键和非极性共价键
D.用稀盐酸洗涤沉淀的目的是除去沉淀表面的C
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解析:A项,硅酸钠水溶液能黏合玻璃塞与玻璃瓶内颈,故不能用带玻璃塞的试剂瓶盛装,错误;B项,硅酸的酸性比碳酸弱,故可用在水玻璃中通入二氧化碳的方法制备硅酸,离子方程式为Si+H2O+CO2 === H2SiO3↓+
C,正确;C项,蒸发“滤液”得到Na2CO3·xH2O,其中Na+与C之间为离子键,C内存在C—O极性键,水分子内存在H—O极性键, 错误;D项,C在酸性条件下不能大量存在,故用稀盐酸洗涤沉淀可除去沉淀表面的C,正确。
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11. (2026·山东聊城模拟)氮化硅常用于制造耐高温管、切削工具。某小组以石英砂为原料制备氮化硅的微型流程如图1所示。
下列叙述正确的是( )
A.反应①的氧化产物为CO2
B.粗硅中可能含有金刚砂
C.反应③中的NH3可通过加热NH4Cl制备
D.反应③的尾气不可用图2所示装置吸收
BD
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解析:A项,反应①中焦炭是还原剂,被氧化,生成氧化产物CO,A错误;B项,金刚砂是SiC,焦炭与二氧化硅在高温下发生副反应生成SiC和CO,B正确;C项,加热NH4Cl分解生成NH3和HCl,两者在温度降低时又重新化合成NH4Cl,NH3不能通过加热NH4Cl制备,C错误;D项,反应③的尾气用图2所示装置吸收容易产生倒吸现象,D正确。
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三、非选择题
12.氮化硅可用作高温结构陶瓷复合材料,在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如图所示:
其中—NH2中各元素的化合价与NH3相同。
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请回答下列问题:
(1)石英砂不能与碱性物质共同存放,以NaOH为例,用化学方程式表示其原因:_____________________________。
(2)图示①~⑤的变化中,属于氧化还原反应的是______ (填序号)。
SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
①②
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(3)在反应⑤中,3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A气体,则氮化硅的化学式为_______。
Si3N4
解析:氮化硅的化学式可通过题目信息运用质量守恒求得:
3Si(NH2)4Si3N4+8NH3↑。
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(4)在高温下将SiCl4置于B和C两种气体的气氛中,也能反应生成氮化硅,B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式:_________________________________。
3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl
解析:结合题给信息,SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。
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13.硅的提纯是电子工业中一项十分重要的工作,可用粗硅与干燥的HCl气体反应制SiHCl3(其中含有BCl3、SiCl4),SiHCl3与过量H2在1 000~1 100 ℃下反应制得纯硅。有关物质的物理性质见表:
物质 SiCl4 BCl3 SiHCl3
沸点/℃ 57.6 12.5 33.0
熔点/℃ -70.0 -107 -127
回答下列问题:
(1)基态Si原子核外电子共有_____种运动状态;粗硅与HCl反应完全后的混合物冷却到标准状况,可通过_____ (填操作名称)提纯得到SiHCl3。
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蒸馏
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(2)已知在有HF存在的条件下,硅可以和浓硝酸反应生成六氟合硅酸(H2SiF6),该反应的化学方程式为_________________________________
______________。
Si+4HNO3(浓)+6HF===H2SiF6+
4NO2↑+4H2O
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(3)实验室可以采用如图装置(夹持、尾气处理装置及部分加热装置均略去)通过SiHCl3与过量干燥的H2反应制取纯硅。
①仪器a的名称为_________,装置B中的试剂为________。
②将装置C水浴加热,该加热方式的优点是__________________________
___________。
③为保证实验安全,加热装置D前必须完成的操作是:ⅰ.检验装置的气密性;ⅱ._______________________________________________________, 该装置中发生反应的化学方程式为______________________________。
分液漏斗
浓硫酸
加热均匀,便于控制温度使
SiHCl3汽化
检验氢气的纯度(或先滴加稀硫酸,产生氢气,排尽装置中的空气)
SiHCl3+H2Si+3HCl
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